Chem. Eur. J. :双结合位点增强Eu(III)配合物-二氧化硅发光性能

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在先前报道的基于 Ln(III) 的杂化材料中,Ln(III) 配合物通过单结合位点修饰在固体基质表面(图 1a),其有机配体会降低 Ln(III) 量子发射产率。该工作中,作者展示了一种新的设计方法,利用 Eu(III) 化合物与有机配体通过双结合位点共价键合到二氧化硅纳米粒子表面(图 1b)。将 Eu(III) 配合物以双结合位点锚定在二氧化硅纳米粒子表面的共价刚性 Si-O-Si网络结构上,可以有效抑制激发态有机配体的振动弛豫过程,从而增强其发光性能。

图 1. a) 单结合位点和b) 双结合位点锚定的Ln(III) 配合物;c) Eu(hfa)3与TPPO-Si(OEt)3配体以双结合位点锚定在二氧化硅表面。

图 2. 三苯基氧化膦衍生物 Ph2POC6H4CONH(CH2)3Si(OEt)3 (TPPO-Si(OEt)3) 的 X 射线晶体结构。

图 3. a) 纯 SiO2 和 b) Eu(hfa)3(TPPO-Si)2-SiO2 的 TEM 图像。

在本研究中,作者首先合成了一种新的三苯基氧化膦衍生物TPPO-Si(OEt)3(图 2),并通过 1H、31P、29Si NMR和X射线单晶衍射手段对其进行了结构分析。利用 Eu(hfa)3与 TPPO-Si(OEt)3 配体以双结合位点与二氧化硅纳米颗粒共价键合,作者得到了Eu(hfa)3(TPPO-Si)2-SiO2纳米复合物(图 1c)。通过DLS, TEM(图 3), XPS和FT-IR对该纳米复合物进行了结构表征,并对其发光性质进行了详细的探究。结果表明此纳米复合物相比于先前报道的Eu(III)杂化材料,具有更高的发光量子产率 (93%) 和更长的发射寿命 (0.98 ms)。


综上所述,作者首次利用双结合位点锚定的方法实现了Ln(III)-二氧化硅纳米复合物的理性设计与成功制备。这种使用 TPPO-Si(OEt)3 作为载体开发Eu(III)-纳米材料的方法可以应用于其他镧系元素 (Tb, Dy)和固体基质(介孔二氧化硅、二氧化硅玻璃),以开发其在发光材料领域的应用。

论文信息:

Hybrid Eu(III) Coordination luminophore Standing on Silica Nanoparticles By Two Legs for Enhanced Luminescence

Teng Zhang, Yuichi Kitagawa, Ryoma Moriake, Pedro Paulo Ferreira da Rosa, Md Jahidul Islam, Tomoki Yoneda, Yasuhide Inokuma, Koji Fushimi, Yasuchika Hasegawa


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202102156


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